Wie funktioniert eigentlich ein Fotoapparat?

Film war komplizierter, Digitalkameras funktionieren ganz simpel: Ein Chip ist eine Matrix (Tabelle) von lichtempfindlichen Zellen. Je Zelle reagiert auf Photonen, sobald der Kamera-Verschluss durch den Auslöser geöffnet wird. [Anm.: Wenn du nicht weißt, wie das im Detail geht, informiere dich über den lichtelektrischen Effekt.]

Eine Elektronik liest dann, wieviel Licht pro Zelle angekommen ist. Dadurch bekommt man ein schwarz-weiß-Bild. Will man Farbaufnahmen haben, dann sind von den Zellen manche mit roten, manche mit blauen und manche mit grünen Filtern bedeckt. Da die Zellen (Pixel) sehr klein sind, funktionieren sie auch noch, wenn man ein paar benachbarte Zellen zu einem Bildpunkt zusammenrechnet (pixel binning). Darum kann man mit s/w-empfindlichen Photozellen, die mit Filtern versehen wurden, naturgetreue Farbbilder machen.

 

Photographie ist wörtlich übersetzt das “Zeichnen mit Licht”, also eine Kunst mit nur ca 150jähriger Tradition. Moderne Fotoapparate basieren auf der oben beschriebenen CCD-Technik, sie sind also ein “charge coupled device (ladungsgebundenes Gerät, d.h. elektronisches Gerät).

Einige sehr kreative Lehramtstudentinnen haben einen Versuch durchgeführt, um dies zu zeigen:

Auflösung

Sie haben zwei Felder unterschiedlich dicht mit Photozellen besetzt. Mit verschiedenen Lichtquellen (Tageslicht, LED-Taschenlampe, Halogenleuchte) wird das Feld gleichmäßig beleuchtet. Das auftreffendes Licht löst auch in einer Photozelle n (als vergrößerte Pixel) Elektronen (Ladungsträger) aus. Je mehr Licht einstrahlt, desto mehr Ladungsträger werden ausgelöst.

Versuch mit Labor-Laser

 

Mit einem einfachen Luxmeter aus dem Baumarkt messen wir die Lichtstärke am Ort der Photozellen. Dann wird der vom Licht erzeugte Strom gemessen. [Mit einem kleineren Luxmeter könnte man auch innerhalb der beleuchteten Fläche die Unterschiede besser festellen, aber wir wollten den Versuch so einfach wie möglich halten.] Das ganze kann man dann in einem Diagramm darstellen und eine Fehleranalyse machen.

Versuch mit Halogenleuchte

Farbeffekte

Im zweiten Teilversuch (abgebildet oben links) werden vor die LED-Taschenlampe (weiß) farbige Gläschen aus den Optikbaukästen gesetzt, mit denen zahlreiche Schulen ausgestattet sind. Abermals wird die Spannung zwischen je zwei Kontakten gemessen.